便攜式腎功能檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種便攜式腎功能檢測系統(tǒng)，包括：腎功能檢測儀器和干化學試紙條，其中：所述腎功能檢測儀器，包括電源、CPU、運算放大器、控制器、存儲設備、接口設備和輸出設備；所述干化學試紙條包括基底、酶層、導電層和親水反應腔。本發(fā)明提出的便攜式腎功能檢測系統(tǒng)具有快速、操作簡單、成本低廉、體積小的特點，便于家庭以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及社區(qū)衛(wèi)生院等醫(yī)療機構(gòu)使用，具有較大的發(fā)展前景。
【專利說明】便攜式腎功能檢測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物傳感【技術領域】，更具體地，涉及便攜式腎功能檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]腎臟是人體的重要器官，有內(nèi)分泌和代謝功能。腎臟自我修復能力差，因此，早期發(fā)現(xiàn)并去除損傷腎臟的因素，對于防治慢性腎臟病至關重要。
[0003]腎功能檢查對了解有無腎臟疾病、疾病的程度、選擇治療了解預后及對腎臟病的研究有重要意義。作為腎病檢測儀器，它通過檢測患者血清中的尿酸、肌酐、尿素氮的含量，可以有效地對患者腎病的患病程度做出判斷，可作為進一步治療方案選擇的主要依據(jù)。
[0004]目前我國處于腎功能高患病率，低知曉率的狀態(tài)。慢性腎病患者一旦達到終末期，就必須接受血液透析、腹膜透析或者腎移植等腎臟替代療法，然而這些治療的費用比較高。而腎臟替代療法對國家及患者而言，經(jīng)濟負擔很沉重，而這個經(jīng)濟負擔又會給患者帶來嚴重的心理壓力。因此，早期對腎功能進行檢測從而對腎病進行初篩對個人的健康具有重要的作用。
[0005]目前，腎功能檢測儀主要為大型生化儀，價格昂貴，測試步驟比較復雜，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及社區(qū)衛(wèi)生院難以普及。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述腎功能檢測的技術問題，本發(fā)明提供一種基于絲網(wǎng)印刷電極干化學試紙的便攜式腎功能檢測儀。
[0007]本發(fā)明提供的便攜式腎功能檢測系統(tǒng)，包括:腎功能檢測儀器和干化學試紙條，其中:所述腎功能檢測儀器，包括電源、CPU、運算放大器、控制器、存儲設備、接口設備和輸出設備，其中:所述運算放大器放大的測量信息，通過CPU處理，轉(zhuǎn)換為電信號，由輸出設備顯示，或通過接口設備輸出至外接設備；控制器用于接收操作者指令；存儲設備用于存儲所述測量信息；
[0008]所述干化學試紙條包括基底、酶層、導電層和親水反應腔，其中:所述基底為絕緣性能比較好的材料，包括聚酯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯；所述酶層根據(jù)待檢成分包含尿酸氧化酶、脲酶、肌酐水解酶；所述導電層是由碳漿經(jīng)絲網(wǎng)印刷技術印制在所述基底上，雙面膠粘附在所述酶層周圍，用親水性膜覆蓋在雙面膠和酶層上，構(gòu)成親水反應腔。
[0009]進一步地，所述腎功能檢測儀器還包括實時控制系統(tǒng)內(nèi)溫度的溫度傳感器以及高效的數(shù)字電源管理電路和集成電源檢測芯片，使系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行。
[0010]進一步地，所述腎功能檢測儀器還包括蜂鳴器，用于在操作過程中提醒操作者。
[0011]進一步地，所述干化學試紙條包括尿酸試紙條、肌酐試紙條和尿素氮試紙條，其中，
[0012]所述尿酸試紙條的酶層包含尿酸氧化酶和電子介體；
[0013]所述尿素氮試紙條的酶層包含脲酶、肌酸激酶、肌氨酸氧化酶、辣根過氧化物酶以及電子介體；[0014]所述肌酐試紙條的酶層包含肌酐水解酶、谷氨酸脫氫酶、NADH以及電子介體。
[0015]進一步地，所述控制器為電容式觸摸控制器。
[0016]進一步地，所述腎功能檢測儀器的顯示裝置包括具有彩色LED背光的液晶屏幕和設置在系統(tǒng)內(nèi)部的打印機。
[0017]進一步地，所述腎功能檢測儀器的接口裝置包括兩路用于更新系統(tǒng)軟件和擴展系統(tǒng)外部設備的USB接口，以及便于與其他系統(tǒng)或互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡接口。
[0018]進一步地，所述腎功能檢測儀器的CPU為RAM芯片，內(nèi)置AD/DA內(nèi)存和程序儲存器。
[0019]進一步地，所述腎功能檢測儀器的電源為5000MA.H的鋰電池，以提高待機時間，
便于攜帶。
[0020]進一步地，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的存儲設備包括lie、SP1-FLASH和TF卡。
[0021]本發(fā)明提出的便攜式腎功能檢測系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢:
[0022]采用ARM芯片提高了系統(tǒng)的整體性能，液晶觸摸顯示屏直觀、方便操作，利用USB接口便于系統(tǒng)的更新和功能的擴展；
[0023]該系統(tǒng)可以在-1.0V~1.0V的范圍內(nèi)手動調(diào)節(jié)電位，有助于增加其他項目的測試；3)該系統(tǒng)采用電容式觸摸控制器，操作方便；
[0024]本發(fā)明采用溫度補償系統(tǒng)，減少環(huán)境的影響從而減少實驗驗誤差，使結(jié)果更準確；
[0025]該系統(tǒng)采用5000MA-H的鋰電池，可以提高待機時間，便于各種場合下的腎功能項目的檢測；
[0026]干化學試紙條親水反應腔的固定以及采用虹吸作用使得本發(fā)明每個腎功能生化項目最多只需3 μ L血液進行檢測，在60秒鐘之內(nèi)測出血液中腎功能生化項目的含量，可減少病人的不便和降低病人醫(yī)療開支。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明提供的便攜式腎功能檢測系統(tǒng)的工作原理圖；
[0028]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明提供的便攜式腎功能檢測系統(tǒng)的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明所述的一種便攜式腎功能檢測系統(tǒng)作進一步的詳細說明。
[0030]實施例1
[0031]如圖1所示，用于腎功能檢測儀器的包含意法電子32位ARM芯片，其最高速度為72MHz,內(nèi)置AD/DA.RTC, 64K的內(nèi)存和512K程序儲存器等；顯示器使用了 4.3寸彩色LED背光的液晶屏幕，能夠清晰的顯示系統(tǒng)所需要顯示的數(shù)據(jù)和圖案；控制部引進現(xiàn)代最新技術的電容式觸摸控制器，可以進行多點觸控和靈敏地輸入中文數(shù)據(jù)或參數(shù)；系統(tǒng)集成了兩路USB接口，能及時的更新系統(tǒng)的軟件和擴展系統(tǒng)的外部設備；內(nèi)部設有溫度傳感器，實時的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的溫度；測試使用了兩組四路環(huán)保低功耗運算放大器，能精準地放大測量信息，通過系統(tǒng)的處理器利用數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換將電化信號數(shù)學運算，得出可靠的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)內(nèi)有豐富的儲存資源，(I) 128KB的lie, (2) 2MB的SP1-FLASH, (3) 1-8M byte的TF卡，能儲存大量的測量數(shù)據(jù)；高效的數(shù)字電源管理電路和集成電源檢測芯片，帶有5000MA/H的鋰電池，系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行；內(nèi)設打印機，能夠即時打印顯示測試數(shù)據(jù)信息；帶有無線藍牙發(fā)射器。
[0032]實施例2
[0033]選擇0.4mm厚度的PET聚酯膜(聚對苯二甲酸乙二醇酯，Polyethyleneterephthalate)準備絕緣基底，導電碳衆(zhòng)日本J-10通過絲網(wǎng)印刷技術印制導電層，在120°C的恒溫箱中烘烤40min，取出放置于潔凈的容器中，備用；
[0034]酶試劑通過絲網(wǎng)印刷技術印制，在50°C的恒溫箱中烘烤lOmin，取出放置于潔凈的容器中，在酶檢測試劑層的上下邊緣粘貼雙面膠形成粘貼層，加蓋親水性膜形成微量親水進樣腔。粘貼層的厚度為0.15mm，兩粘貼層的間距為1mm ;親水進樣腔的容積為1.5uL。本領域技術人員應該理解，粘貼層不僅僅由雙面膠形成，任何具有一定厚度且不影響電化學檢測的固形材料都可以作為構(gòu)成進樣腔的粘貼層。
[0035]使用干化學試紙條時，將待檢測的樣品通過虹吸作用加入到親水反應腔中；檢測儀通過檢測酶反應而產(chǎn)生的電流，計算作為酶分子底物的待測物濃度。
[0036]實施例3
[0037]用于尿酸試紙條的酶料，包含以重量計的尿酸氧化酶10份、鐵氰化鉀15份、羧乙基纖維素15份、pH值為5.0的磷酸緩沖溶液60份。
[0038]實施例4`
[0039]用于尿素氮試紙條的酶料，包含以重量計的脲酶5份、肌酸激酶5份、肌氨酸氧化酶5份、辣根過氧化物酶5份以及亞甲基藍10份、羧乙基纖維素15份、pH值為7.0的磷酸緩沖溶液55份。
[0040]實施例5
[0041]用于肌酐試紙條的酶料，包含以重量計的肌酐水解酶5份、谷氨酸脫氫酶5份、NADHlO份以及亞鐵氰化鉀10份、羧乙基纖維素10份、pH值為7.0的磷酸緩沖溶液50份。
[0042]本領域技術人員應該理解，本發(fā)明不同的酶檢測試劑雖然含有不同的成分比例，但都可以依據(jù)與本實施例相同的方法制備，只是成分的用量不同。
[0043]實施例6
[0044]檢測尿酸的工作電壓為0.3V。通過在儀器設置欄中將項目一電壓設置為0.3V，保存后進入項目一測試，提示插入試紙條，將尿酸試紙條插入后，樣本通過虹吸作用進入親水反應腔，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，顯示測試結(jié)果和參考值，參考值為0.1-0.4mmol/L,當測試結(jié)果高于0.42mmol/L時,顯示HI提示,低于0.08mmol/L時,顯示LO提示,然后進入數(shù)據(jù)儲存和發(fā)
送菜單。
[0045]其反應機理為:樣本中的尿酸遇到酶層的尿酸氧化酶后，尿酸被氧化，同時尿酸氧化酶被還原，而鐵氰化鉀與還原態(tài)的尿酸氧化酶反應生產(chǎn)亞鐵氰化鉀，還原態(tài)的尿酸氧化酶被氧化成本體形式。當在電極施加一定的電位后，亞鐵氰化鉀被氧化成鐵氰化鉀，從而產(chǎn)生較強的氧化電流，且該氧化電流與尿酸的濃度成正比。[0046]實施例7
[0047]檢測尿素氮的工作電壓為0.3V。通過在儀器設置欄中將項目二電壓設置為0.3V,保存后進入項目二測試，提示插入試紙條，將尿酸試紙條插入后，樣本通過虹吸作用進入親水反應腔，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，顯示測試結(jié)果和參考值，參考值為1.7-7.2mmol/L,當測試結(jié)果高于7.2mmol/L時,顯示HI提示,低于1.7mmol/L時,顯示LO提示,然后進入數(shù)據(jù)儲存和發(fā)
送菜單。
[0048]其反應機理為:尿素氮進入反應腔后，在試紙酶層中的脲酶作用下水解成氨和二氧化碳，氨與a-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶催化生成谷氨酸，并將還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化為氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，剩余的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸參與亞甲基藍反應，消耗的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的量與樣品中的尿素成正比，通過測定亞甲基藍的氧化電流可以測定尿素的濃度。
[0049]實施例8
[0050]檢測肌酐的工作電壓為-0.1V。通過在儀器設置欄中將項目三電壓設置為-0.1V，保存后進入項目三測試，提示插入試紙條，將尿酸試紙條插入后，樣本通過虹吸作用進入親水反應腔，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，顯示測試結(jié)果和參考值，參考值為44-133umol/L，當測試結(jié)果高于140umol/L時,顯示HI提示,低于40umol/L時,顯示LO提示,然后進入數(shù)據(jù)儲存和發(fā)
送菜單。
[0051]其反應機理為:樣本中的肌酐在肌酐酶、肌酸酶、肌氨酸氧化酶的催化作用下氧化生成過氧化氫；亞鐵氰化鉀在辣根過氧化氫酶作用下催化過氧化氫在還原態(tài)，當在電極施加一定的電位后，鐵氰化鉀被還原成亞鐵氰化鉀，該還原電流與肌酐的濃度成正比。
[0052]本領域技術人員應該認識到，可以根據(jù)需要，選擇不同的干化學試紙條用于類似便攜式腎功能儀器的檢測，如心功能、肝功能、血氣分析等，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做一些變化，這些變化也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式腎功能檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:腎功能檢測儀器和干化學試紙條，其中: 所述腎功能檢測儀器，包括電源、CPU、運算放大器、控制器、存儲設備、接口設備和輸出設備，其中: 所述運算放大器放大的測量信息，通過CPU處理，轉(zhuǎn)換為電信號，由輸出設備顯示，或通過接口設備輸出至外接設備； 控制器用于接收操作者指令； 存儲設備用于存儲所述測量信息； 所述干化學試紙條包括基底、酶層、導電層和親水反應腔，其中: 所述基底為絕緣性能比較好的材料，包括聚酯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯； 所述酶層根據(jù)待檢成分包含尿酸氧化酶、脲酶、肌酐水解酶的一種或幾種； 所述導電層是由碳漿經(jīng)絲網(wǎng)印刷技術印制在所述基底上，雙面膠粘附在所述酶層周圍，用親水性膜覆蓋在雙面膠和酶層上，構(gòu)成親水反應腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器還包括實時控制系統(tǒng)內(nèi)溫度的溫度傳感器以及高效的數(shù)字電源管理電路和集成電源檢測芯片，使系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器還包括蜂鳴器，用于在操作過程中提醒操作者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述干化學試紙條包括尿酸試紙條、肌酐試紙條和尿素氮試紙條，其中， 所述尿酸試紙條的酶層包含尿酸氧化酶和電子介體； 所述尿素氮試紙條的酶層包含脲酶、肌酸激酶、肌氨酸氧化酶、辣根過氧化物酶以及電子介體； 所述肌酐試紙條的酶層包含肌酐水解酶、谷氨酸脫氫酶、NADH以及電子介體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為電容式觸摸控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的顯示裝置包括具有彩色LED背光的液晶屏幕和設置在系統(tǒng)內(nèi)部的打印機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的接口裝置包括兩路用于更新系統(tǒng)軟件和擴展系統(tǒng)外部設備的USB接口，以及便于與其他系統(tǒng)或互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的CPU為RAM芯片，內(nèi)置AD/DA內(nèi)存和程序儲存器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的電源為5000MA.H的鋰電池，以提高待機時間，便于攜帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述腎功能檢測儀器的存儲設備包括 lie、SP1-FLASH 和 TF 卡。
【文檔編號】C12M1/34GK103525695SQ201210229215
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】彭勇 申請人:長沙中生眾捷生物技術有限公司